Окислительный стресс и антиоксидантная роль сахаров при гипотермии у растений картофеля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.12, кандидат биологических наук Синькевич, Максим Сергеевич

• Синькевич, Максим Сергеевич
• кандидат биологических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Синькевич, Максим Сергеевич

I. Введение

Список сокращений

II. Обзор литературы

2.1. Механизмы холодостойкости

2.2. Современные концепции повреждающего действия холода

2.3. Окислительный стресс и антиоксидантная система

2.4. Трансгенные растения как объект исследования

III. Объекты и методы исследования

3.1. Объекты исследования

3.2. Культивирование растений

3.3. Измерение скорости генерации супероксидного аниона

3.4. Определение содержания перекиси водорода

3.5. Определение интенсивности перекисного окисления липидов

3.6. Определение активности супероксиддисмутазы

3.7. Определение активности каталазы

3.8. Определение активности гваякол пероксидазы

3.9. Определение содержания различных форм Сахаров (в тканях листьев растений)

3.9.1. определение содержания глюкозы

3.9.2. определение сахарозы и фруктозы

3.10. Определение интенсивности фотосинтеза

3.10.1. чистая продуктивность фотосинтеза

3.10.2. определение интенсивности фотосинтеза и дыхания по скорости СОг-газообмена

3.11. Модельная система

3.11.1. Накопление МДА при действии реактива Фентон

3.11.2. Скорость генерации супероксидного аниона при действии реактива Фентон

3.12. Определение устойчивости по выходу электролитов

3.13. Измерение функциональной активности элементов ЭТЦ хлоропла-стов

3.14. Определение активности различных форм инвертаз

3.15. Измерение скорости роста

3.16. Метод электромикроскопического и морфометрического исследования ультраструктуры хлоропластов

3.17. Статистическая обработка данных 51 Приборы и реактивы

IV. Результаты и обсуждение

4.1. Характеристика объекта исследования

4.1.1. Активность инвертаз

4.1.2. Содержание внутриклеточных Сахаров

4.1.3. Скорость роста

4.1.4. Интенсивность фотосинтеза и дыхания 58 4.1.5 Ультраструктура хлоропластов

4.2. Определение относительной устойчивости контрольных и ВЗЗ-inv растений к низкой температуре

4.2.1. Влияние гипотермии на проницаемость клеточных мембран контрольных и ВЗЗ-inv растений

4.2.2. Влияние гипотермии на интенсивность перекисного окисления липидов в листьях контрольных и ВЗЗ-inv растений

4.3. Развитие окислительного стресса в растениях картофеля при действии гипотермии

4.3.1. Влияние гипотермии на интенсивность перекисного окисления липидов

4.3.2. Влияние гипотермии на скорость образования супероксидного аниона

4.3.3. Влияние гипотермии на содержание Н£>

4.4. Активности ферментов антиоксидантной системы исследуемых генотипов при гипотермии

4.4.1. Активность супероксид дисмутазы

4.4.2. Активность каталазы

4.4.3. Активность пероксидазы гваякола

4.5. Влияние углеводного питания на антиоксидантную систему контрольных и ВЗЗ-inv растений

4.5.1. Содержание растворимых внутриклеточных углеводов при различной концентрации сахарозы в питательной среде

4.5.2. Скорость роста контрольных и ВЗЗ-inv растений на средах с 0%, 2% и 4% сахарозы при 22?С

4.5.3. Функциональная активность ЭТЦ хлоропластов

4.5.4. Влияние углеводного питания на скорость генерации супероксидного аниона

4.5.5. Влияние углеводного питания на интенсивность ПОЛ

4.5.6. Влияние углеводного питания на активность супероксид дисмутазы в листьях контрольных и ВЗЗ-inv растений

4.5.7. Влияние углеводного питания на активность каталазы в листьях контрольных и ВЗЗ-inv растений

4.6. Влияние Сахаров, накопленных под действием адаптирующих температур, на антиоксидантную систему контрольных и ВЗЗ-inv растений

4.6.1. Изменения содержания внутриклеточных Сахаров при адаптации

4.6.2. Интенсивность С02-газоо6мена при пониженных положительных температурах

4.6.3. Влияние адаптирующих температур на ультраструктуру хлоропластов

4.6.4. Динамика интенсивности ПОЛ при адаптации

4.6.5. Влияние адаптирующих температур на активность супероксид ди ему тазы

4.6.6. Влияние адаптирующих температур на активность катал азы

4.7. Моделирование окислительного стресса

4.7.1. Применение модельной системы Фентон для сравнения устойчивости к окислительному стрессу

4.7.2. Изменение содержания растворимых внутриклеточных Сахаров при краткосрочном охлаждении

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Окислительный стресс и антиоксидантная роль сахаров при гипотермии у растений картофеля»

Действуя на растительный организм, неблагонриятные факторы среды вызывают в нем разнообразные ответные реакции. Многие из них, к которым растение эволюционно не приснособлено, могут оказывать стрессовое воздействие на организм, нриводящее к различным физико-химическим аномалиям, новреждению их структур и метаболических функций [Левитт, 1983]. К одним из наиболее значимых факторов, определяющих географическое распространение и продуктивность растений, относится температура [Туманов, 1979; Дроздов и др., 1964; Sakai, Larcher, 1987]. Действие низких температур, вымерзание посевов и насаждений наносят сельскому хозяйству большой ущерб, что усугубляется снижением урожайности тех растений, которые выживают. Пшеница, кукуруза, рис, картофель и соя пять самых употребляемых человеком в пишу растений. Все они подвергаются воздействию пониженных температур различной длительности, причем из них только пшеница обладает относительно высокой степенью устойчивости к низким температурам [Levitt, 1980; Сандухадзе и др., 2003]. В силу этого внимание ученых все больше концентрируется на изучении механизмов толерантности и адаптации высших растений к гипотермии. На основании ряда исследований выдвинуто несколько теорий, объясняющих механизм повреждений от мороза, а также устойчивость и адаптацию некоторых видов к отрицательным температурам [Levitt, 1980; Lyons, 1973; Туманов, 1979], тогда как устойчивость группы холодостойких растений к низким положительным температурам изучена гораздо меньше [Дроздов и др., 1984]. По этой причине исследованиям физиологических и молекулярных основ холодостойкости следует уделить больше внимания. Существует также потребность в точной оценке адаптивного потенциала этих растений, которая невозможна без изучения их устойчивости и повреждений при стрессовых воздействиях окружающей среды.Общий адаптационный синдром, чаще называемый как стресс, представляет собой комплекс ответных реакций организма на внещние воздействия, по силе превосходящие обычные физиологические и при длительном воздействии заканчивающиеся развитием патологий [Селье, 1972]. Представления о действии на клетки низких температур и морозов значительно изменились и расщирились в связи с установлением взаимосвязей между различными видами стресса и выделения группы нсспецифических реакций. Одной из таких общих ответных реакций на понижение температуры, является накопление защитных веществ, в частности, растворимых углеводов [Туманов, 1979]. Углеводный метаболизм и функции Сахаров были изучены практически только на морозостойких растениях, для которых характерно накопление больших количеств Сахаров (до 50% от сухой массы), что необходимо для противодействия морозу, а не низким положительным температурам [Levitt, 1980]. Применительно к теплолюбивым и холодостойким растениям при низкотемпературном стрессе в основном рассматривалась роль липидов, тогда как у последних, в том числе типичного представителя картофеля, в период адаптации тоже происходит увеличение содержания Сахаров, но в гораздо меньшей степени [Дерябин и др., 2003]. К неспецифическим реакциям относится также обусловленный накоплением активных форм кислорода (АФК) окислительный стресс, который зафиксирован как один из самых ранних эффектов охлаждения [Scandalios, 1993]. Он развивается у холодостойких растений сильнее, чем у морозоустойчивых, и в ряде случаев служит причиной повреждения растений [Мерзляк, 1989; Лукаткин, 2002, а]. Для защиты от этого стресса в растениях существует антиоксидантная система, состоящая из ферментов (супероксиддисмутаз, каталазы, пероксидаз и др.) и низкомолекулярных антиоксидантов (аскорбата, глютатиона, каротиноидов, флавинов и др.). Однако, способностью к нейтрализации АФК, характерной для низкомолекулярных антиоксидантов, обладает ряд выполняющих и другие функции веществ: полиамины [Кузнецов и др. 2006], стероиды [Кузьменко и др., 1997], полиспирты [Duncan, Widholm, 1991]. Имеются данные, полученные в модельных опытах, о способности растворимых углеводов к перехвату АФК [Аверьянов, Лапикова, 1989]. Тем не менее, особенности окислительного стресса и антиоксидантной системы при гипотермии у холодостойких растений, в отличие от теплолюбивых, изучены недостаточно. Роль растворимых Сахаров в связи с окислительным стрессом почти не рассматривалась, чему, возможно, в числе прочих причин, препятствовало многообразие их функций в живых клетках, В связи с выше изложенным, целью нашей работы было изучить особенности окислительного стресса, вызванного гипотермией, и роль Сахаров в системе аптиоксидантной защиты на примере типичного представителя группы холодостойких растений картофеля, с углеводным метаболизмом, измененным вследствие экспрессии гена инвертазы дрожжей, В задачи работы входили: подтверждение экспрессии введенного гена инвертазы дрожжей,, сравнительная оценка ранних физиологических реакций растений картофеля на действие низкой температуры, оценка интенсивности окислительного стресса и эффективности антиоксидантной системы исследуемых генотипов, выявление роли Сахаров в противодействии окислительному стрессу. Решению этих задач может способствовать использование трансформированных растений с измененным углеводным метаболизмом [Sonnewald et al,,1997].с п и с о к СОКРАЩЕНИЙ АФК активные формы кислорода АТФ аденозинтрифосфат ДКС дальний красный свет ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота МДА малоновый диальдегид НАДФ никотинамидадениндинуклеотид фосфат ПОЛ перекисное окисление линидов ПЦР полимеразная ценная реакция СОД сунероксиддисмутаза ФС1, ФСП фотосистемы I и II, соответственно ЧПФ чистая продуктивность фотосинтеза ЭТЦ электрон-транснортная цепь

Заключение диссертации по теме «Физиология и биохимия растений», Синькевич, Максим Сергеевич

V. выводы

1. Экспрессия встроенного гена инвертазы дрожжей (апопластная локализация фермента) в листьях растений ВЗЗ-mv картофеля подтверждена высокой активностью всех типов инвертаз (особенно кислых). Следствием этого было накопление Сахаров, увеличение размера крахмальных зерен в хлоропластах, торможение роста растения. В отличие от нетрансформированного контроля, в оптимальных для роста условиях в листьях трансформантов наблюдали ингибирование фотосинтеза (по принципу обратной связи), повышенное содержание реакционных центров ФС1, накопление восстановленных эквивалентов (NADPH, Fd и др.), усиление темнового дыхания.

2. В условиях жесткого (-7°С), но кратковременного (30 мин) охлаждения у растений дикого типа развивался окислительный стресс, выражавшийся в увеличении содержания активных форм кислорода (02" и Н202) и усилении интенсивности ПОЛ. В отличие от контроля, у ВЗЗ-mv растений окислительный стресс был менее выражен по всем этим показателям.

3. В условиях гипотермии у контрольных растений наблюдали инактивацию ключевого фермента антиоксидантной системы - супероксиддисмутазы (СОД), тогда как в листьях трансформанта ее активность сохранялась на уровне неохлажденного варианта. При этом активности каталазы и пероксидазы у обоих генотипов повышались.

4. В оптимальных для роста растений условиях (22°С) с увеличением концентрации сахарозы в среде выращивания (0, 2,4 и 6%), и соответственно в тканях листьев исследуемых генотипов, наблюдали снижение образования АФК, интенсивности ПОЛ и активности СОД, причем у трансформантов это проявлялось в большей степени.

5. С использованием модельной системы, генерирующей оксиданты (Н202 и ОН*) подтверждена большая устойчивость трансформантов к окислительному стрессу. Учитывая, что трансформанты отличались от контрольных растений в первую очередь большим содержанием Сахаров в клетках листьев, полученные результаты опытов подтверждают их участие в антиоксидантной системе клетки в качестве низкомолекулярных антиоксидантов.

6. Сравнительный анализ полученных данных по влиянию низких температур на исследуемые генотипы картофеля, благодаря использованию трансформантов с введенным геном инвертазы дрожжей выявил важную роль Сахаров в устойчивости холодостойких растений к окислительному стрессу, индуцированному гипотермией, проявившуюся в стабилизации клеточных мембран и перехвате АФК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на большое количество работ посвященных исследованию окислительного стресса, возникающему при охлаждении теплолюбивых растений, особенности этого процесса и механизмы защиты от него у холодостойких растений практически не изучены, при этом данные о роли Сахаров в системе антиоксидантной защиты клеток при гипотермии не найдены. В связи с этим нами проведено комплексное изучение особенностей развития окислительного стресса, вызванного гипотермией, и антиоксидантной системы у картофеля, как типичного представителя холодостойких растений.

Использование трансформированных растений картофеля с углеводным метаболизмом, измененным путем введения гена инвертазы дрожжей, позволило не только изучить роль Сахаров в защите растений от окислительного стресса, вызванного гипотермией, но и выявить их функцию в качестве низкомолекулярных антиоксидантов. В дополнение к этому, содержание Сахаров модифицировалось путем выращивания на средах без сахарозы (автотрофный тип питания), с 2-мя, 4-мя и 6% (смешанный и гетеротрофный типы питания), а также длительной экспозицией при низкой адаптирующей температуре. Все эти приемы позволили выявить прямую связь между содержанием Сахаров в листьях исследуемых генотипов и устойчивостью растений к окислительному стрессу, который определяли по содержанию веществ-индикаторов: активных форм кислорода и малонового диальде-гида, а также по активности ключевых ферментов антиоксидантной системы {СОД, каталазы, гваякол пероксидазы).

Показано, что окислительный стресс у холодостойких растений, в отличие от теплолюбивых, при тех же температурах выражен слабее. Поэтому для выявления различий между генотипами были применены более жесткие, но краткосрочные режимы охлаждения.

Проведенные исследования позволили выявить, что, в отличие от теплолюбивых растений, для которых противодействие окислительному стрессу связано с повышенной активностью антиоксидантных ферментов, у типичного представителя холодостойких растений - картофеля - акцент смещается в сторону низкомолекулярных веществ, на фоне стабилизации активности СОД. Данные, полученные как на растениях in vitro, так и в модельных опытах, позволяют считать, что такими веществами могут быть растворимые углеводы (например, глюкоза и сахароза), альтернативно участвующие в перехвате АФК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Синькевич, Максим Сергеевич, 2007 год

1. Аверьянов А.А., Лапикова В.П. (1989) Взаимодействие Сахаров с гидро-ксильным радикалом в связи с фунгитоксичностью листьев. Биохимия. 54 (10): 1646-1651.

2. Аверьянов А.А. (1991) Активные формы кислорода и иммунитет растений. Успехи современной биологии, 111 (5); 722-736.

3. Аверьянов А.А., Николаев О.Н., Лапикова В.П. (2000) Антиокислительная защита возбудителя пирикуляриоза необходима ему для преодоления окислительной обороны растений риса. Журнал Русского общества фитопатологов. 1(1): 4550.

4. Александров В.Я. (1963) Цитофизиологические и цитоэкологические исследования устойчивости растительных клеток к действию высоких и низких температур. Труды БИНАН СССР. 4(16): 234-280

5. Александров В.Я. (1975) Клетки, макромолекулы и температура. Л.: Наука, 330с. ■

6. Барабой В.А. (1991) Механизмы стресса и перекисное окисление липидов. Успехи современной биологии, 111 (6): 923-931.

7. Биоантиокислители в регуляции метаболизма в норме и патологии. (1982) Труды Московского общества испытателей природы. Изд. «Наука», т. 57,240 с.

8. Боровский Т.Б., И. В. Ступникова, А. И. Антипина,О. С. Анучина, В. К. Войников (2005) Ассоциация дегидринов с митохондриями пшеницы при низкотемпературной адаптации. Физиология растений, 52(2): 221-226.

9. Бутенко Р.Г. (1999) Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. Уч. пособие, Москва, «РБК-пресс» (МГУ), 159 с.

10. Бухов Н.Г., Егорова Е.А. (2005) Идентификация ферредоксин-зависимого циклического переноса электронов вокруг ФС I в интактных листьях с помощью кинетики темнового восстановления Р700+. Физиология растений. 52,325-330.

11. Владимиров Ю.А. (2000) Свободные радикалы в биологических системах. Соросовский образовательный журнал, 6 (12): 13-19.

12. Генкель П.А., Кушниренко С.В. (1966) Холодостойкость растений и термические способы ее повышения. М. Наука, с.223I

13. Гималов Ф.Р., Баймиев А.Х., Матниязов Р.Т., Чемерис А.В., Вахитов В.А.2004) Начальные этапы низкотемпературной индукции экспрессии гена белка хо-лодового шока капусты. Биохимия, 69 (5): 706-711.

14. Гудвин. Э., Мерсер Т. (1986) Введение в биохимию растений; в 2-х тт., т.1. Пер. с англ. М., Мир. 393 с.

15. Деви С.Р., Прасад М.Н.В. (2005) Антиокислительная активность растений Brassica juncea, подвергнутых действию высоких концентраций меди. Физиология растений, 52 (2): 233-237.

16. Дроздов С.Н., Сычева З.Ф., Будыкина Н.П., Курец В.К. (1977) Эколого-физиологические аспекты устойчивости растений к заморозкам. JI. Наука, 228 с.

17. Дроздов С.Н., Курец В.К., Титов А.Ф. (1984) Терморезистентность активно вегетирующих растений. Л. Наука, 186 с.

18. Егорова Е.А., Николаева М.К., Бухов Н.Г. (2005) Природа многокомпонентного восстановления Р700+ у листьев бобов после освещения дальним красным светом. Физиология растений. 52,492-498.

19. Жиров В.К., Мерзляк М.Н., Кузнецов JI.B. (1982) Перекисное окисление мембранных липидов холодостойких растений при повреждении отрицательными температурами. Физиология растений, 29, 1045-1052.

20. Жолкевич В.Н. (1955) К вопросу о причинах гибели растений при низких положительных температурах. Труды ИфР АН СССР, 9, 3-28

21. Касперска-Палач А. (1983) Механизм закаливания травянистых растений. Холодостойкость растений, под. Ред. Г.А. Самыгина, М.: Колос, с. 112-123.

22. Кения М.В., Лукаш А.И., Гуськов Е.П. (1993) Роль низкомолекулярных ан-тиоксидантов при окислительном стрессе. Успехи современной биологии, 113 (4): 456-470.

23. Климов С.В., Трунова Т.И., Мокроносов А.Т. (1990) Механизм адаптации растений к неблагоприятным условиям окружающей среды через изменение до-норно-акцепторных отношений. Физиология растений, 37: 1024-1035.

24. Климов С.В. (2003) Холодовое закаливание растений результат поддержания повышенного отношения фотосинтез/дыхание при низких температурах. Известия АН, сер. биол. 1:57-62.

25. Колупаев Ю.В., Трунова Т.И. (1992) Особенности метаболизма и защитные функции углеводов растений в условиях стрессов. Физиология и биохимия культурных растений, 24 (6): 523-533.

26. Красавцев О.А. (1988) Свойства плазмалеммы морозостойких растительных клеток. Успехи современной биологии. 106 (1): 143-157.

27. Кретович В.Л. (1952) Учебник «Основы биохимии растений» М.; изд. Наука, 218 С.

28. Кузьменко А.И., Морозова Р.П., Николенко И.А., Корпиец Г.В., Холодова

29. Ю.Д. (1997) Влияние витамина Дз и экдистерона на свободно-радикальное окисление липидов. Биохимия, 62 (6): 712-715.

30. Курсанов А.Л. (1984) Эндогенная регуляция транспорта ассимилятов и до-норно-акцепторные отношения у растений. Физиология растений, 31 (3 ): 579-595.

31. Левитт Дж. (1983) Холодостойкость растений, под. ред.: сборник, пер. с англ.; изд-во «Колос», 318 с.

32. Лось Д.А. (2005) Молекулярные механизмы холодоустойчивости растений. Вестник РАН, 75 (4): 338-345.

33. Лукаткин А.С., Шаркаева Э.Ш., Зауралов О.А. (1993) Динамика изменения экзоосмоса электролитов из листьев кукурузы при различной интенсивности холо-дового стресса. Физиология растений, 40,770-775.

34. Лукаткин А.С. (1998) Влияние экзогенных антиоксидантов на холодовое повреждение теплолюбивых растений. V Международная конф. «Биоантиоксидант» (Москва), тез. докл., с. 293-294.

35. Лукаткин А.С. (2002, а) Холодовое повреждение теплолюбивых растений и окислительный стресс, изд-во Мордовского университета, Саранск, 208 с.

36. Лукаткин А.С. (2002, б) Вклад окислительного стресса в развитие холодового повреждения в листьях теплолюбивых растений. 1. Образование активированных форм кислорода при охлаждении растений. Физиология растений. 49,697-702

37. Лукаткин А.С. (2003) О развитии повреждений у растений кукурузы при внезапном и постепенном охлаждении. Сельскохозяйственная биология 5, 63-68.

38. Лукаткин А.С. (2005) Инициация и развитие холодового повреждения в листьях теплолюбивых растений. Физиология растений. 52(4): 608-613.

39. Мерзляк М.Н. (1989) Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительной клетки. Итоги науки и техники. ВИНИТИ сер. Физиология растений, 6, 1-168.

40. Мерзляк М.Н. (1999) Активированный кислород и жизнедеятельность растений. Соросовский образовательный журнал, 9,20-26

41. Николаева М.К., Бухов Н.Г., Егорова Е.А. (2005) Активности нециклического и альтернативных путей фотосинтетического транспорта электронов у листьев бобов, выращенных при различных интенсивностях света. Физиология растений, 52,485-491.

42. Пескин А.В., Столяров С.Д. (1994) Окислительный стресс как критерий оценки окружающей среды. Известия АН сер. биол., 4,588-595.

43. Сандухадзе Б.И., Рыбакова М.И., Морозова З.А. (2003) Научные основы селекции озимой пшеницы в нечерноземной зоне России. Москва МГИУ, 426 с.

44. Селье Г. (1972) На уровне целого организма. М.: Наука, 122 е.

45. Скулачев В.П. (2001) Явления запрограмированной смерти. Митохондрии, клетки, органы: роль АФК. Соросовский образовательный журнал, 7 (6): 4-10.

46. Тарчевский И.А. (2001) Метаболизм растений при стрессе, изд-во «Фэн», Казань, 448 с.

47. Тарусов Б.Н. (1970) О механизме холодо- и жароустойчивости растений. Сельскохозяйственная биология. 5(5): 674-679.

48. Третьяков Н.Н., Паничкин JI.A., Кондратьев М.Н. и др. (2003) Сельскохозяйственная биотехнология, под. ред. Третьякова Н.Н. Высшая школа. 472 с.

49. Трунова Т.И. (1984) Физиологические и биохимические основы адаптации растений к морозу. Сельскохозяйственная биология, 4, 3-10.

50. Трунова Т.И. (2007) Растение и низкотемпературный стресс, М.; изд. Наука,60 с.

51. Туманов И.И. (1979) Физиология закаливания и зимостойкости растений. М.: Наука, 350 с.

52. Туркина Н.В., Соколова С.В. (1971) Методы определения моносахаридов и олигосахаридов. Биохимические методы в физиологии растений. М.: Наука, С. 734.

53. Фердман Д.Л. (1966) Учебник «Биохимия». М.; изд. Наука, 588 с.

54. Хочачка П., Сомеро Дж. (1988) Биохимическая адаптация, пер. с англ.; изд-во «Мир», 508 с.

55. Часов А.В., Гордон Л.Х., Колесников О.П., Минибаева Ф.В. (2002) По клеточной поверхности генератор супероксид-аниона в корневых клетках пшеницы при раневом стрессе. Цитология, 44 (7): 691-696.

56. Чиркова Т.В. (2002) Физиологические основы устойчивости растений. Учебное пособие, 240 с.

57. Кузнецов Вл.В., H.JI. Радюкина, Шевякова Н.И. (2006) Полиамины при стрессе: биологическая роль, метаболизм и регуляция. Физиология растений. 53(5): 658-683

58. Alam В., Jacob J. (2002) Overproduction of photosynthetic electrons is associated with chilling injury in green leaves. Photosynthetica. 40: 91-95

59. Alberdi M., Corcuera LJ. (1991) Cold acclimation in plants. Phytochemistry, 30 (10): 3177-3184.

60. Aragao F.J.L., Brasiliero A.C.M. (2002) Positive, negative and marker-free strategies for transgenic plant selection. Brazilian journal of plant physiology, 14 (1): 110

61. Arnon D.I., Chain P.K. (1977) Regulation of ferredoxin-catalized photosynthetic photophosphorylation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.; 102, 133-138.

62. Bowler C., Van Montagu M., Inze D. (1992) Superoxide Dismutase and Stress Tolerance. Annual review of plant physiology and plant molecular biology. 42: 83-116.

63. Bowler C., Camp W. van, Montague M. van, Inze D. (1994) Superoxide dismutase in plants. Critical Rev. Plant Sci., 13,199-218.

64. Buchanan B.B., Gruissem W., Jones R.L. (2000) Biochemistry and molecular biology of plants, chap. 22 In: Responses to abiotic stresses. American society of plant physiologists, Rockville, Mariland.

65. Bukhov N.G., Carpentier R. (2004) Alternative Photosystem I-Driven Electron Transport Routes: Mechanisms and Functions. Photosynth. Res. 82, 17-33.

66. Bussis D., Heineke D., Sonnewald U., Willmitzer L., Raschke K., Heldt H.-W. (1997) Solute accumulation and decreased photosynthesis in leaves of potato plants expressing yeast-derived invertase either in the apoplast or cytosol. Planta, 202, 126-136.

67. Caffery M., Tonseca V., Leopold A.C. (1988) Lipid-sugar interactions, reveaauce to anhydrous biology. Plant physiology, 86,754-758.

68. Charles S.A., Halliwell B. (1980) Effect of hydrogen peroxide on spinach (Spinacia oleracea) chloroplast fructose bisphosphatase. Biochem J. Aug 1; 189(2):373-6.

69. Chen H.H., Li P.H., Brenner M.L. (1983) Involvement of abscisic acid in potato cold acclimation. Plant Physiol. 71 (2): 362-365.

70. Choi S.M., Jeong S.W., Jeong W.J., Kwon S.Y., Chow W.S., Park Y.I. (2002) Chloroplast Cu/Zn-superoxide dismutase is a highly sensitive site in cucumber leaves chilled in the light. Planta Dec; 216 (2):315-24.

71. Cohen C.K., Norvell W.A., Kochian L.V. (1997) Induction of he root cell plasma membrane ferric reductase. Plant Physiol., 114,1061-1069.

72. Couee I., Sulmon L., Gouesbet G., Amrani A. el. (2006) Involvment of soluble sugars in reactive oxygen species balance and responces to oxidative stress in plants. Journal of experimental botany, 57(3): 449-459

73. Delaney T.P., Uknes S., Vernooij В., Friedrich L., Weymann K., Negrotto D., Gaffney Т., Gutrella M., Kessmann H., Ward E., Ryals J. (1994) A central role of salicylic acid in plant-disease resistance. Science. 266,1247-1250.

74. Dickinson C.D., Altabella Т., Chrispels J.MJ. (1991) Slow-growth phenotype of transgenic tomato expressing apoplastic invertase. Plant Physiology, 95,420-425.

75. Ding C.K., Wang C.Y., Gross K.C., Smith D.L. (2002) Jasmonate and salicylate induce the expression of pathogenesis-related-protein genes and increase resistance to chilling injury in tomato fruit. Planta. 214 (6): 895-901

76. Duncan D. R., Widholm J. M. (1991) Proline is not the primary determination of chilling tolerance induced by mannitol or abscisic acid in regenerable maize callus cultures. Plant Physiol. 95 (4): 1284-1287.

77. Eaks I.I. (1980) Effect of chilling on respiration and volatiles of California Lemon fruit. J. Am. Soc. Hortic. Sci, 105,445-466.

78. Fenton H.J.H. (1894) Oxidation of tartaric acid in the presence of iron. J. Chem. Soc., 65,899.

79. Fenton H.J.H. (1899) Oxidation of certain organic acids in the presence of ferrous salts. Proc. Chem. Soc., 25,224.

80. Flint H.L., Boyce B.R., Beattie D.J. (1967) Index of injury a useful expression of freezing injury to plant tissues as determined by the electrolytic method. Can. J. Plant Sci. 47,229-230.

81. Frankel E.N. (1985) Chemistry of free radical and singlet oxidation of lipids. Progress in lipid research. 23: 197-221.

82. Fridovich I. (1975) Superoxide dismutases. Annual review of biochemistry. 44, 147-159.

83. Fridovich I. (1986) Superoxide dismutase.; Adv Enzymol В 58, 62-97.

84. Fork D.C., Herbert S.K. (1993) Electron Transport and Photophosphorylation by Photosystem I in vivo in Plants and Cyanobacteria Photosynth. Res. 36, 149-168

85. Foyer C. (1993) Ascorbic acid. In: Antioxidants in higher plants. R.G. Alscher, J.L. Hess (edits). CRC Press, Boca Raton, p. 31-58.

86. Foyer C.H., Harbinson. (1994) Oxygen metabolism and the regulation of photo-synthetic electron transport. In: Foyer C, Mullineaux P. editors. Causes of Photooxidative

87. Stresses and Amelioration of Defense Systems in Plants. Boca Raton, FL: CRC Press; p. 1-42.

88. Gechev Т., Willekens H., Montagu M. Van, Inze D., Camp W. Van, Toneva V., Minkov I. (2003) Different responses of tobacco antioxidant enzymes to light and chilling stress. J. Plant Physiol. May; 160(5); 509-515.

89. Gomez L.D., Vanacker H., Buchner P., Noctor G., Foyer C.H. (2005) Intercellular distribution of glutathione synthesis in maize leaves and its response to short-term chilling.

90. Gonzales-Meler M.A., Ribascarbo M., Giles L., Siedow J.N. (1999) The effect of growth and measurement temperature on the activity of the alternative respiratory pathway. Plant Physiol. 120 (3): 765-772.

91. Graham D., Patterson B.D. (1982) Responses of plants to low, nonfreezing tem-perarures: proteins, metabolism, and acclimation. Annu. Rev. Plant Physiol, 33,347-372.

92. Haber F., Weiss J. (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts. Proc. Royal Soc. A., 147,332

93. Halliwell В., Gutteridge J.M.C. (1989) Free radicals in biology ^nd medicine. Oxford, Clarendon press.

94. Нага M., Terashima S., Fukaya Т., Kuboi Т. (2003) Enhancement of cold tolerance and inhibition of lipid peroxidation by citrus dehydrin in transgenic tobacco. Planta Jun; 217 (2): 290-8.

95. Hedden P. (2001) Hormones at Mendel's birthplace. Trends in plant science, 6 (11); 498-500.

96. Hepburn H.A., Nayllor F.L., Strokes D.I. (1986) Electrolyte leakage from winter barley tissue as indicator of winterhardiness. Ann. Appl. Biol. 108,164-165.

97. Herbert S. K., Sacksteder C., Kramer D. M. (1997) Accelerated cyclic electron transport is an early effect of chilling in chilling sensitive plants. Plant. Physiol. 114(3): 1104.

98. Klenell M., Morita S., Tiemblo-Olmo M., Muhlenbock P., Karpinski S., Kar-pinska B. (2005) Involvement of the Chloroplast Signal Recognition Particle-cpSRP43 in

99. Acclimation to Conditions Promoting Photoxidative stress in Arabidopsis. Plant Cell Physiol. Jan; 46(1): 118-29.

100. Klimov S.V., Astachova N.V., Trunova T.I. (1999) Changes in Photosynthesis Dark Respiration Rates and Photosynthetic Carbon Partitioning in Winter Rye and Wheat Seedlings during Cold Hardening. J. Plant Physiol. 155,734-739.

101. Kratsch H.A., Wise R.R. (2000) The Ultrastructure of Chilling Stress. Plant, Cell Environ. 23,337-350.

102. Kumar G.N., Knowles N.R. (1993) Changes in Lipid Peroxidation and Lipolytic and Free-Radical Scavenging Enzyme during Aging and Sprouting of Potato (Solanum tuberosum L.) Seed-Tubers. Plant Physiology. 102, 115-124.

103. Markowski A., Augustyniak G., Janowiak F. (1990) Sensitivity of different spiecies of field crops to chilling temperature: III ATP content and electrolyte leakage from seedling leaves. Acta Physiol. Plant. 12,167-173.

104. Matthews D., Jones H., Gans P., Coates S., Smith L.M. (2005) Toxic secondary metabolite production in genetically modified potatoes in response to stress. J. Agric. Food Chem., 53 (20): 7766-7776.

105. McKersie B.D. (1996) Oxidative stress. Dept of Crop Science, University of Guelph. 38 p.

106. Minorski P.V. (1985) An heuristic hypothesis of chilling injury in plants: A role for Calcium as the primary physiological transducer of injury. Plant Cell environ. 8,75-94.

107. Morris G.J., Clarke A. (1981) Effects of low temperatures on biological membranes. Academic Press, London, 432 p.

108. Murashige Т., Skoog F. (1962) A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15,473-497.

109. Neil S.J., Desikan R., Clarke A., Hurst R.D., Hancock J.T. (2002) Hydrogen peroxide and nutric acid as signaling molecules in plants. Journal of experimental botany, 53 (372): 1237-1247.

110. Okane D., Gill V., Boyd P., Burdon B. (1996) Chilling, oxidative stress and antioxidant responses in Arabidopsis thaliana callus. Planta, 198 (3): 371-377.

111. Pauli W. (1925) Uber den Zusammenhang des Abschlusses der Elektronengruppen im Atom mit der Komplexstruktur der Spektren. Z.f. Phys., 31,765-783.

112. Platt-Aloia K.A., Thompson W.W. (1987) Freeze-fracture evidence for lateral phase separation in the plasmalemma of chilling-injured avocado-fruit. Protoplasma, 136,71-80

113. Prasad Т.К., Anderson M.D., Martin B.A., Stewart C.R. (1994) Evidence for chilling induced oxidative stress on maize seedlings and regulatory role of hydrogen peroxide. Plant Cell, 6 (1): 65-74.

114. Pray or W.A. (1979) Why is the hydroxide radical the only radical that commonly adds to DNA. Free Rad. Boil. Med., 4,219-223.

115. Raison J.K., Berry J.A., Armond P.A., Pire C.S. (1980) Membrane properties in relation to the adaptation of plants to temperature stress. Adaptation of plants to water and high temperature stress: 261-273.

116. Reverberi M., Fanelli C., Zjatic S., Briganti S., Picardo M., Ricelli A., Fabri A.A. (2005) Relationship among lipoperoxides, jasmonates and indole-3-acetic acid formation in potato tuber after wounding. Free rad. Res., Jan., 39(6): 637-647.

117. Rocha-Sosa M., Sonnewald U., Frommer W., Stratmann M., Schell J., Will-meitzer L. (1989) Both Developmental and Metabolic Signals Activate the Promoter of a Class I Patatin Gene. EMBO /.; 8,23-29.

118. Roitsch Т., Balibera M.E., Hoffmann M., Proels R., Sinha A.K. (2003) Extracellular invertase: Key metabolic enzyme and PR protein. Journal of experimental botany. 54,513-524.

119. Roitsch Т., Gonzalez M.-C. (2004) Function and regulation of plant invertases: sweet sensations. Trends in plant science, 9 (12): 606-613.

120. Sakai A., Larcher W. (1987) Frost Survival of Plants. Responses and Adaptation to Freezing Stress. 321 p.i

121. Scandalios J.G. (1990) Response of plant antioxidant defense genes to environmental stress. Adv. Genet., 28,1-41.

122. Scandalios J.G. (1993) Oxygen Stress and Superoxide Dismutases. Plant Physiology. 101,7-12.

123. Scandalios J.G. (2005) Oxidative stress: molecular perception and transduction of signals triggering antioxidant gene defenses. Braz. J. Med. Biol. Res. Jul; 38 (7): 9951014.

124. Schreiber U., Schliwa U., Bilger W. (1986) Continious Recording of Photochemical and non-photochemical Chlorophyll Fluorescence Quenching with a new type of modulation Fluorometer. Photosynth. Res. 10, 51-62.

125. Schweinichen C. v., Buttner M. (2005) Expression of a plant cell wall invertase in roots of Arabidopsis leads to early flowering and increase in whole plant biomass. Plant biol. 7,469-475.

126. Senaratna Т., Touchell D., Bunn E., Dixon K. (2000) Acetyl salicylic acid (aspirin) and Salicylic acid induce multiple stress tolerance in bean and tomato plants. Plant growth regul., 30 (2): 157-161.

127. Seppanen M.M., Majaharju M., Somersalo S., Pehu E. (1998) Freezing tolerance, cold acclimation and oxidative stress in potato: paraquat tolerance is related, to acclimation but is poor indicator of freezing tolerance. Physiol. Plant., 102,454-460.

128. Sonnewald U., Hajirezaei M.-R., Kossmann J., Heyer A., Trethewey R.N., Willmitzer L. (1997) Increased potato tuber size resulting from apoplastic expression of yeast invertase. Nature biotechnology, 14,794-797.

129. Stallings W.C., Patteridge K.A., Strong R.K., Ludwig M.L. (1984) Manganese and iron superoxide dismutase are structural homologs. J. Biol. Chem. 259, 1069510699.

130. Stefanowska M., Kuras M., Kacperska A. (2002) Low Temperature-induced Modifications in Cell Ultrastructure and Localization of Phenolics in Winter Oilseed Rape (Brassica napus L. var. oleifera L.) Leaves. Ann. Bot. 90, 637-645.

131. Strauss G., Hauser H. (2006) Stabilization of lipid bilayer vesicles by sucrose during freezing. Acad. Sci. USA, April, 83,2422-2426.

132. Sturm A. (1999) Invertases. Primary structures, functions, and rojes in plant development and sucrose partitioning. Plant physiol., 121,1-7.

133. Sturm A., Tang G.-Q. (1999) The sucrose cleaving enzymes of plants are crucial for development, growth and carbon partitioning. Trends in plant science, 4(10): 401-407

134. Terzaghi W.B., Fork D.C., Berry J.A., Field C.B. (1989) Low and high temperature limits to PSII: a survey using transparinatic acid, delayed light emission and F0 chlorophyll fluorescence. Plant Physiol. 91,1494-1500.

135. Thompson G.A. (1989) Molecular changes in membrane lipids during cold stress // Environmental stress in plants: biochemical and physiological mechanisms. NATO ASI ser. G: Ecol. Sci. Berlin: Springer-Verlag. 19,249-257.

136. Tjus S.E., Scheller A.V., Birger B.A., Moller L.B. (2001) Active oxygen produced during selective excitation of photosystem II. Plant Physiol., 125,2007-2015.

137. Vranova E., Inze D., Breusegem F.V. (2002) Signal transduction during oxidative stress. Journal of experimental botany, 53 (372): 1227-1236

138. Wei Chi. (2006) Enhancement of NADP-malik enzyme in transgenic rice induced the accumulation of reactive oxygen species. Russian Journal of Plant physiology, 53(3): 364-370.

139. Winter H., Huber S.C. (2000) Regulation of sucrose metabolism in higher plants: localization and regulation of activity of key enzymes. Critical reviews in biochemistry and molecular biology. 5,253-289.

140. Whitmarsh J. (2000) Electron Transport and Energy Transduction. Photosynthesis: A Comprehensive Treatise./ Ed. Radhavendra AS. Cambrige Univ. Press, P. 87-107.1. VII. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

141. А.Н. Дерябин, М.С. Синькевич, Н.Г. Бухов, Т.Н. Трунова. 2006. Особенности альтернативных путей ФС-1 зависимого электронного транспорта у двух генотипов картофеля в условиях in vitro. Физиология растений. Т. 53, №4 , с. 485492

142. А.Н. Дерябин, М.С. Синькевич. Т.Н. Трунова. 2007 Влияние Сахаров на развитие окислительного стресса, вызванного гипотермией (на примере растений картофеля экспрессирующих ген инвертазы дрожжей). Физиология растений. Т. 54, №1, с. 39-46

143. A.N. Deryabin, I.M. Dubinina, Е.А. Burakhanova, N.V. Astakhova, E.P. Sa-bel4nikova, M.S. Sinkevich. T.I. Trunova. 2004. Tolerance to low temperature of potato plants transformed with yeast invertase gene. Acta Agrobotanica. V.57. №1-2. P.31-39.

144. A. Deryabin, I. Dubinina, E. Burakhanova, N. Astakhova, E. Sabernikova, M. Sinkevich, T. Trunova. 2004. Studying of cold tolerance of potato plants transformed with yeast invertase gene. Agriculture. V.2. №86. P.22-29.

145. M.S. Sinkevich, Deryabin A.N., Trunova T.I. 2004 Potato plants transformation with yeast invertase gene increase resistance to low temperatures. Abst. International symposium «Transgenic plants and biosafety», Moscow, p.22.

146. М.С. Синькевич, Дерябин А.Н., Трунова Т.И. 2006. Особенности окислительного стресса растений картофеля, трансформированных геном дрожжевой инвертазы. Материалы I (IX) Международной Конференции молодых ботаников, С.-Петербург, с. 197